Биологи заподозрили галлюциногенные грибы в обмене рецептом синтеза психоделиков

Американские биологи предположили, что галлюциногенные грибы обзавелись кластерами генов, позволяющими вырабатывать психоделик псилоцибин, в результате горизонтального переноса, сообщает N+1 со ссылкой на Evolution Letters. Исследователи пришли к такому выводу, проанализировав несколько видов грибов из разных семейств. По мнению авторов, грибы вырабатывают псилоцибин, чтобы отпугнуть насекомых, которые либо поедают их, либо конкурируют с ними за пищу.

Псилоцибин синтезируют более 200 видов грибов, которые относятся к нескольким семействам пластинчатых. По строению это вещество похоже на серотонин и галлюциногенный эффект, который оно оказывает на людей, обусловлен стимуляцией серотониновых рецепторов 5-НТ2А. Вещество служит вторичным метаболитом, которые в разных организмах могут выполнять транспортные или защитные функции. Хотя роль псилоцибина для жизнедеятельности грибов до сих пор неизвестна, предположительно, он служит для регулирования поведения многоклеточных организмов.

Грибы вырабатывают псилоцибин из аминокислоты триптофана в процессе многоступенчатого биосинтеза, в котором задействован целый ряд ферментов. Соответственно, они кодируются несколькими генами, по-видимому, образующими в геноме грибов кластер.

Авторы нового исследования под руководством Джейсона Слота из Университета штата Огайо предположили, что грибы из разных семейств с помощью горизонтального переноса от других грибов, которые росли поблизости, получали кластеры генов, кодирующие ферменты для синтеза псилоцибина. В отличие от вертикального переноса, в ходе которого ДНК передается от предков потомкам, во время горизонтального переноса ее передают друг другу организмы, не являющиеся родственниками. Например, паразитические бактерии могут передавать свою ДНК хозяйскому организму, и со временем она встраивается в его геном.

Чтобы проверить свою гипотезу, ученые секвенировали геномы трех видов галлюциногенных грибов: Psilocybe cyanescens из семейства строфариевых, огневку (Gymnopilus dilepis) из семейства паутинниковых, и Panaeolus cyanescens из семейства больбитиевых. Для контроля авторы работы секвенировали геномы трех видов грибов, не вырабатывающих псилоцибин.

Чтобы подтвердить функции кластера, исследователи проверили экспрессию генов грибов в бактериальной системе. А наличие полученных ферментативным синтезом веществ проанализировали с помощью масс-спектрометрии. Как и предполагали авторы, у всех галлюциногенных грибов обнаружился искомый генный кластер, а у контрольных видов — нет. По мнению исследователей, одинаковый генный кластер у трех "дальних родственников" свидетельствует о том, что грибы обменивались генами с помощью горизонтального переноса.

Исследователи в своей работе предположили, что грибы стали вырабатывать псилоцибин для защиты от насекомых. Большинство галлюциногенных грибов растет либо в навозе, либо в гниющих или живых деревьях; там где много насекомых, которые могут либо конкурировать с грибами за пищу, либо использовать в пищу их самих. Предположительно, псилоцибин может менять поведение насекомых, в частности термитов, которые тоже питаются древесиной. Хотя доказательств своей гипотезы авторы не приводят, они иллюстрируют ее примером мушек-дрозофил, у которых аналогичное псилоцибину вещество-антагонист серотониновых рецепторов 5-НТ2А блокирует пищевое поведение.